Etude de microbialites lacustres actuels du Mexique : traçage de l’activité biologique et des conditions environnementales de formation

Study of modern lacustrine microbialites from Mexico : tracing biological activity and environmental conditions inducing their formation

• Auteur / Autrice : Nina Zeyen
• Direction : Karim Benzerara
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie
• Date : Soutenance le 07/12/2016
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Purificación López-García
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giovanni Aloisi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Emmanuelle Vennin, Magali Ader

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrotalcite

Roches alcalines

Microbialithes

Mots clés libres

Microbialites

Alcalinité

Salinité

Silicates de magnésium

Aragonite

Hydrotalcite

Microbialites

Alkalinity

Salinity

Résumé

Les microbialites sont des roches organo-sédimentaires dont les processus de formation restent mal compris. L'objectif central de cette thèse est de mieux comprendre les conditions environnementales permettant le développement de microbialites actuels provenant de 10 lacs volcaniques mexicains. Une grande diversité de compositions minéralogiques des microbialites a été observée, comprenant divers carbonates et la quasi omniprésence de silicates de magnésium authigènes. A partir de cette étude nous proposons une valeur minimale d'alcalinité permettant le développement des microbialites. De plus, une corrélation positive entre l'alcalinité et la teneur en sodium des lacs est apparue. Cette corrélation pourrait s'expliquer par des niveaux différents d'évaporation des lacs et/ou des degrés différents d'altération des silicates alentours. L'étude plus particulière des silicates de magnésium a révélé que ces phases sont faiblement cristallisées, semblables à la kérolite et ont un fort potentiel de fossilisation des microorganismes et de la matière organique. Ces silicates de magnésium sont parfois associés à du fer dont l'origine pose question dans ces environnements alcalins et oxygénés. Nous avons mis en évidence la présence de différents types de phases porteuses du fer : des hydroxydes doubles lamellaires (hydrotalcites), des oxy(hydroxy)des, des silicates de magnésium et des sulfures. Nous proposons plus spécifiquement que l'hydrotalcite pourrait être issue de l'altération des basaltes par la circulation de fluides souterrains et plus généralement que cette phase pourrait être un précurseur des silicates de magnésium abondamment observés dans les microbialites actuels.

The processes leading to the formation of microbialites, which are organo-sedimentary rocks, are not well understood. The main goal of this thesis is to better understand the environmental conditions allowing the development of modern microbialites. Here we performed geochemical analyses of water solutions and mineralogical analyses of microbialites in 10 Mexican volcanic lakes. We found a large diversity of microbialites in terms of mineralogical composition, with occurrence of diverse carbonate phases as well as the frequent presence of authigenic magnesium silicate phases. From this study, we infer a minimum alkalinity value for the formation of lacustrine microbialites. Moreover, we observe a positive correlation between the alkalinity and the sodium content of the lakes. This may relate to variations in evaporation intensity and/or various degrees of weathering of the surrounding silicates. The study of Mg-silicates revealed that this phase is similar to kerolite, a poorly crystalline hydrated talc phase, and has a strong potential for the fossilization of microorganisms and organic matter. These silicates are sometimes associated with iron, the origin of which remains uncertain in these alkaline and oxidized environments. By the mineralogical study of several microbialites, we found several phases bearing iron: layered double hydroxides (hydrotalcites), Mg-silicates, oxy(hydroxi)des and sulfides. We propose more specifically that hydrotalcite could be the by-product of basalts weathering by groundwater. We propose more generally that hydrotalcite could be a precursor phase of Mg-silicates abundantly observed in modern microbialites.